Конструкции и методики, исключающие формирование пробок и заторов в условиях города

Обычно при затрудненном движении по ТТК, например, в часы пик, на нем начинают скапливаться автомобили, въезжающие на ТТК примерно с 30 въездов. Плотность транспортных потоков растет, скорость движения падает. В частности, при падении скорости до 7 км/час с образованием между автомобилями расстояния в 2 метра и при средней длине автомобиля 5 метров на трех полосах движения одной стороны ТТК при его протяженности 36 км скапливается (36000м х 3полосы) : (5+2)м = 15400 автомобилей. Если взять случай, что каждый автомобиль до съезда с магистрали должен проехать по ней половину ТТК (18 км), то при скорости 7 км/час на проезд в этих условиях затрачивается 18км : 7км/час ≈ 2,6 часа. Таким образом, за 2,6 часа по 1/2 ТТК сможет переместиться 15400авт х 1/2 ≈ 7700 автомобилей, то есть за один час по одной полосе движения сможет проехать (7700авт. : 3полосы) : 2,6час ≈ 1000 автомобилей.

При регулировании движения по предложенной методике на трех сквозных полосах движения ТТК (протяженность ТТК 36 км) при той же средней длине автомобиля (5м) и расстоянии между автомобилями 30 – 40 метров (скорость движения 60 – 90 км/час) в среднем находится примерно (36000м х 3) : 35м ≈ 3000 автомобилей, то есть меньше, чем в уже рассмотренном случае, в 5 раз: 15400авт. : 3000авт. ≈ 5, (число автомобилей при данных условиях – запуск на ТТК со всех въездов порциями – колеблется примерно от 3300 до 2400). При средней скорости 75 км/час на проезд половины ТТК (18 км) затрачивается: 18км : 75км/час ≈ 0,24 часа, или около 14 минут. Таким образом, за 0,24 часа по 1/2 ТТК сможет переместиться 3000авт х 1/2 ≈ 1500 автомобилей, то есть за один час по одной полосе движения сможет проехать ((1500авт. : 3полосы) : 0,24) ≈ 2025 автомобилей.

Эти данные указывают на важнейий для внедрения предложенной методики факт: время, требуемое на проезд одинакового расстояния при установленном свободном движении на магистрали без светофоров, например, за счет ограничения въезда при выходе за пределы установленного скоростного интервала, в 11 раз меньше времени, расходуемом на проезд того же пути при неконтролируемом въезде автомобилей в часы пик на магистраль. Поэтому даже в часы пик можно будет с помощью магистралей с безостановочным режимом скоростного движения существенно сократить время в пути.

Что касается пропускной способности магистрали, то приведенные данные показывают явную зависимость пропускной способности от скорости движения транспортного потока: пропускная способность увеличивается с ростом скорости в данном случае более чем в два раза.

Посмотрим, насколько совпадают эти опытные данные с расчетными показателями, полученными для аналогичных случаев из введенных нами соотношений.

В соответствии с предлагаемым подходом к оценке формирования транспортных потоков пропускная способность N одной полосы движения вычисляется по формуле: N = v/lд, где lд является динамической длиной транспортного средства и определяется по формуле: lд = ls + lдб, где ls является физической длиной автомобиля и в среднем составляет 5 метров, а lдб является дистанцией безопасности от переднего бампера до заднего бампера соседних автомобилей в потоке и lдб = τз • v + v²/50, где τз – время задержки, то есть время реакции водителя на изменение окружающей обстановки; v – скорость автомобиля.

Для первого примера с неконтролируемым въездом автомобилей на ТТК, в котором при постепенном насыщении трассы автомобилями скорость потока автомобилей падает до 7 км/час (затор), или 2 м/сек, а время задержки для водителей составляет в условиях затрудненного движения примерно 1 сек, пропускная способность вычисляется следующим образом: N = v/(ls + lдб) = v/(ls + τз • v + v²/50) = 2/(5 + 1• 2 + 4/50) = 2/(7 + 0,08) = 0,29(авт/сек) ≈ 1164 автомобилей в час.

В примере с использованием предлагаемой методики средняя скорость автомобилей на ТТК составляет 75 км/час, или 21 м/сек, а время задержки для водителей в условиях частого маневрирования, так как автомобили практически постоянно въезжают на трассу и съезжают с нее, составляет, так же как и в первом примере, около 1 сек, пропускная способность вычисляется следующим образом: N = v/(ls + lдб) = v/(ls + τз • v + v²/50) = 21/(5 + 1,0 • 21 + 441/50) = 21/34,8 ≈ 0,6(авт/сек) = 2160 автомобилей в час.

Это в целом совпадает с опытными данными, в соответствии с которыми пропускная способность полосы движения так же увеличивается примерно в 2 раза – примерно от 1000 автомобилей час до 2000 автомобилей в час.

Приведенный пример показывает, что среднесуточная пропускная способность каждой действующей полосы движения при условии сохранения для автомобилей пространства для маневрирования сохраняется вблизи значения 2000 автомобилей в час, а время проезда половины ТТК также в любое время суток составляет около 14 минут. То есть, если в течение суток на ТТК средняя скорость будет составлять 75 км/час (сравнительно разреженное движение), то заторы и пробки, причиной которых является падение скорости транспортного потока, не возникнут.